ESPECIFICACIÓN DE REQUERIMIENTOS DE SOFTWARE

MOTIONDRAWING Andrés Felipe Mejía Varón ESPECIFICACIÓN DE REQUERIMIENTOS DE SOFTWARE Julio 2012 V 1.0.0 Andrés Felipe Mejía

Contenido HISTORIAL DE CAMBIOS... ERROR! MARCADOR NO DEFINIDO. CONTENIDO... 2 LISTA DE TABLAS... 4 LISTA DE ILUSTRACIONES... 5 1. INTRODUCCIÓN... 6 1.1 PROPÓSITO... 6 1.2 ALCANCE... 6 1.3 DEFINICIONES, ACRÓNIMOS, Y ABREVIACIONES... 6 1.4 REFERENCIAS... 7 1.5 APRECIACIÓN GLOBAL... 7 2. DESCRIPCIÓN GLOBAL... 9 2.1 PERSPECTIVA DEL PRODUCTO... 9 2.1.1 Interfaces con el sistema... 9 2.1.2 Interfaces con el usuario... 9 2.1.3 Interfaces con el Hardware... 10 2.1.4 Interfaces con el Software... 11 2.1.5 Interfaces de Comunicación... 12 2.1.6 Restricciones de Memoria... 12 2.2 FUNCIONES DEL PRODUCTO... 13 2.3 CARACTERÍSTICAS DEL USUARIO... 14 2.4 RESTRICCIONES... 15 2.5 MODELO DEL DOMINIO... 15 2.6 SUPOSICIONES Y DEPENDENCIAS... 17 2.6.1. Suposiciones... 17 2.6.2. Dependencias... 17 3. REQUERIMIENTOS ESPECÍFICOS... 18 3.1 REQUERIMIENTOS DE INTERFACES EXTERNAS... 18 3.1.1 Interfaces con el Usuario... 18 3.1.2 Interfaces con el Hardware... 18 3.1.3 Interfaces con el Software... 19 3.1.4 Interfaces de Comunicaciones... 19 3.2 CARACTERÍSTICAS DEL PRODUCTO DE SOFTWARE... 19 3.2.1. Funcionalidad 1: Configuración... 20 3.2.2. Funcionalidad 2: Conexión... 20 3.2.3. Funcionalidad 3: Detección de cuerpos... 20 3.2.4. Funcionalidad 4: Dibujo de movimiento... 20 3.3 REQUERIMIENTOS DE DESEMPEÑO... 20 3.4 RESTRICCIONES DE DISEÑO... 20 3.5 ATRIBUTOS DEL SISTEMA DE SOFTWARE (NO FUNCIONALES)... 21 3.5.1 Confiabilidad... 21 3.5.2 Disponibilidad... 21 3.5.3 Seguridad... 21 3.5.4 Mantenibilidad... 21 3.5.5 Portabilidad... 21

4. ANEXOS... 22

Lista de Tablas Tabla 1: Historial de cambios... Error! Marcador no definido. Tabla 2: Acrónimos... 7

Lista de Ilustraciones Ilustración 5: Interfaces con el usuario... 10 Ilustración 9: Restricciones... Error! Marcador no definido. Ilustración 18: Interfaces de Hardware... 18 Ilustración 20: División por Funcionalidades... 19

1. Introducción 1.1 Propósito El presente documento presenta la especificación de requerimientos de software para el proyecto MOTIONDRAWING y busca la precisa definición del prototipo de aplicación, en su totalidad, de acuerdo con las restricciones y necesidades del cliente que se consignan como requerimientos y fijan un acuerdo sobre el alcance del proyecto mismo. El documento está dirigido a toda la comunidad académica en general, incluyendo a los estudiantes de la facultad de Artes de la Pontificia Universidad Javeriana con el objetivo de fomentar los proyectos interdisciplinarios entre facultades y promover el fácil entendimiento entre los involucrados en los diferentes proyectos. 1.2 Alcance El producto a desarrollar, es una aplicación prototipo para la integración del sensor de captura de movimiento de Microsoft KINECT con la plataforma gráfica VITRAL, desarrollada en el Departamento de Ingeniería de Sistemas, para la creación de presentaciones artísticas interactivas. La herramienta MOTIONDRAWING surge principalmente de la necesidad de una estudiante de Artes Escénicas de la Pontificia Universidad Javeriana de evidenciar la siguiente tesis: Los cuerpos en movimiento generan dibujos en el espacio. Adicionalmente, se propone como un punto de partida para la generación de propuestas de trabajo interdisciplinario y para incitar la creación de proyectos en áreas relativamente nuevas como la animación y los videojuegos. La aplicación usará los algoritmos de reconocimiento de cuerpos integrados en el sensor de captura de movimiento KINECT para realizar representaciones gráficas (dibujos) de movimientos coreográficos (baile), sobre la plataforma VITRAL respetando las necesidades de calidad de dibujo y tiempo de respuesta, indicadas por el cliente e las reuniones sostenidas durante el transcurso del desarrollo del proyecto y detalladas a profundidad en el presente documento. Además, permitirá la personalización de los dibujos generados, mediante configuraciones realizadas dentro de la aplicación por el usuario, detalles como la cantidad de puntos a dibujar o longitud de la línea podrán determinarse en la aplicación. 1.3 Definiciones, Acrónimos, y Abreviaciones API Aplication Programming Interface CRUD Create, Retrieve, Update, Delete

DBMS GNU GNU GPL JDBC JVM LAN PHP RFC SDD SQL SRS WLAN WPA Data Base Management System Es un acrónimo recursivo que significa "GNU No es Unix" General Public License o licencia pública general Java DataBase Connectivity Java Virtual Machine Local Area Network Es un acrónimo recursivo Hypertext Preprocessor Request For Comments Software Design Description Structured Query Language Software Requirement Specification Wireless Local Area Network World Poker Association Tabla 1: Acrónimos 1.4 Referencias 1.5 Apreciación Global El presente documento describe la aplicación en términos generales, pero realiza una vista en detalle sobre lo que debe realizar y bajo qué parámetros debe realizarlo. Para el mejor entendimiento del mismo se ha dividido el texto en tres grandes secciones: Sección Descripción Ubicación Introducción Descripción del producto Permite al lector conocer el contexto en el que se realiza la aplicación, por qué se realiza y quién es el beneficiario de la misma. Esta sección presenta una visión general de la aplicación y de sus interacciones con otros sistemas y usuarios, que definen el funcionamiento de la aplicación.

Detalle de producto Describe los procedimientos que se siguieron para levantar, verificar y validar los requerimientos para así asegurar la calidad del producto final

2. Descripción Global 2.1 Perspectiva del Producto 2.1.1 Interfaces con el sistema MOTIONDRAWING es una aplicación totalmente nueva, desarrollada como un ejercicio académico y como proyecto interdisciplinario por lo que no se necesita de interacción con entidades financieras o administradoras estatales. Como su objetivo general es la integración del sensor de captura de movimiento KINECT con la plataforma gráfica VITRAL, se utilizará el API de Microsoft con sus controladores y se interactuará con los mismos, así mismo se interactuará con la plataforma VITRAL desarrollada en el lenguaje Java y basada en la librería gráfica OpenGL. 2.1.2 Interfaces con el usuario La interacción principal del usuario final con el aplicativo se dará por medio del sensor de captura de movimiento KINECT, pero, adicionalmente contará con interfaces gráficas de usuario (GUI) para configurar los diferentes parámetros para la presentación de los dibujos resultantes. La aplicación consiste de dos partes principales: la primera es el subsistema que se encarga de recoger la información del sensor para enviar la información a la plataforma virtual, aquí puede configurarse el puerto de comunicación con vitral y la tolerancia a movimiento. La segunda, es sobre la plataforma vitral y se encarga de la configuración de diferentes parámetros, como duración de la línea, cantidad de puntos a graficar, etc. La comunicación entre las partes se realiza por medio sockets* con protocolo TCP/IP por lo que la tarjeta de red será una interface indirecta con el usuario.

Sensor de captura de movimiento KINECT Ratón: Interfaz usada para el ingreso de datos en campos de texto. Ejemplo de uso de teclado: Registro de usuario Interfaz usada para la navegabilidad entre interfaces gráficas, la selección de las diferentes opciones que da el sistema, el envio de formularios hacia la aplicación. Pantalla: Interfaz GUI: Tarjeta Gráfica: Tarjeta de Red: El monitor permite al usuario, mediante una interfaz gráfica, observar las diferetnes GUI's que conforman la aplicación. Se debe especificar la resolución que debe se soportada por la pantalla, por ejemplo: "La pantalla debe soportar una resolución de 1024 * 768" Para las interfaces GUI se debe especificar la forma de hacerlas es decir, librerias, programas y extensiones utilizadas para dicha tarea, ademas, al igual que en la interfaz "Pantalla" se debe definir la resolución que tendran las diferentes GUI's de la aplicaciión. Ejemplo: "Las interfaces gráficas de usuario tendran una resolución de 1024 * 768, y serán implementadas en Java Swing y Java Awt." En ocasiones las aplicaciones aconsejan que para una experiencia mejor entre el usuario y el software es recomendable el uso de una tarjeta gráfica integrada de 64 MB de RAM. Si la aplicación esta destinada a funcionar bajo un entorno e red es necesario que cuente con una tarjeta de red Ethernet o Inalámbrica. Ilustración 1: Interfaces con el usuario 2.1.3 Interfaces con el Hardware Debido a que se usará el API de Microsoft para la aplicación de recopilación de datos del sensor KINECT, es necesario que la máquina en la que se ejecute este aplicativo tenga instalada la plataforma.net para su funcionamiento. Por otra parte, la plataforma VITRAL está desarrollada en java que es prácticamente independiente de sistema operativo.

Protocolo de comunicación TCP/IP La arquitectura utilizada para el proyecto será de tubos y filtros. Mecanismo de transporte confiable y orientado a conexión, evitando recepción de paquetes incompletos o dañados. Procesador Se recomienda como mínimo tener 1 Ghz en la máquina donde se va a instalar la aplicación. La aplicación está siendo desarrollada en una máquina con Intel Core i3 2.13Ghz. Dene tener compatibilidad con JRE, Java Virtual Machine para la plataforma VITRAL y plataforma.net para la conexión con el KINECT. Puerto de red TCP La aplicación utilizará cualquier puerto TCP mayor a 1024. Debe ser mayor a 1024 para evitar conflictos con otras aplicaciones. Para la comunicación de una máquina dentro de una red con otras máquinas y completar la comunicación entre éstas, se deberá tener instalada una tarjeta de red que soporte el estándar de la IEEE 802.3 (Ethernet) y/o 802.11 (Wi-Fi). Memoria RAM Se recomienda como mínimo tener 1 GB en la máquina donde se va a instalar la aplicación. La aplicación está siendo desarrollada en una máquina con 2 GB Disco Duro Se recomienda como mínimo tener 20 MB de almacenamiento disponible en la máquina donde se va a instalar la aplicación. La aplicación está siendo desarrollada en una máquina con 220 GB de almacenamiento disponible. Cables y conexiones Puede ser, de cable o inalámbrica, que este conectada a Internet. Debe ser compatibles con dispositivos de red como lo son Hubs, Switches, Routers. En el caso de usarse un router, este permitirá un enrutamiento adecuado dentro de la red y a su vez optimización de la conexión a través de la Internet. El sensor KINECT usa una conexión estándar USB 2.0. 2.1.4 Interfaces con el Software MOTIONDRAWING usa el API de Microsoft para el manejo del sensor, por lo tanto, la máquina en la que se conecte el sensor debe tener un sistema operativo Windows 7 y el framework.net 4 para garantizar el funcionamiento de la aplicación. En cuanto a el componente gráfico VITRAL no se tiene requisito de sistema operativo pero si se debe tener una máquina virtual de java de 32 bits.

2.1.5 Interfaces de Comunicación La aplicación MOTIONDRAWING para la comunicación de sus dos componentes principales componentes usará el protocolo TCP/IP para la comunicación a través de una red de área local (LAN). La comunicación del sensor entre el sensor y la máquina que procesa la información del sensor se realizará a través de puertos USB estándar y su funcionamiento ya está encapsulado en el API de Microsoft. MOTIONDRAWING usará la implementación de la clase Socket tanto de Java como de C# por lo que se cumple el estándar descrito en el RFC correspondiente y, para evitar conflictos con otras aplicaciones, se recomendará el uso de puertos superiores al 1024 dónde se encuentran los puertos conocidos. La aplicación no manejará persistencia por lo que no se tendrán en cuenta el manejo de archivos o conexiones con motores de bases de datos. 2.1.6 Restricciones de Memoria Las restricciones de memoria para el correcto funcionamiento del aplicativo son: Máquina Virtual de Java (JVM): se recomienda tener la versión 1.6 que requiere 80 MB de espacio libre en el disco duro y 64 MB de RAM. Microsoft Kinect API: Las especificaciones del API recomiendan tener como mínimo 2 GB en la memoria RAM.

2.2 Funciones del Producto MOTIONDRAWING como producto de software contará con las siguientes funciones: Reconocimiento de movimientos La aplicación aprovechará el API de microsoft para el reconocimiento de cuerpos y la identificación de esqueletos para el rastreo de movimientos. La aplicación reconocerá un mínimo de 7 puntos principales del cuerpo humano como articulaciones principales, cabeza, etc. Integración con librerías gráficas Para la obtención de mejores resultados finales de dibujo se integrará el sensor kinect con la plataforma VITRAL Aunque la librería gráfica permita manipular objetos en tres dimensiones los dibujos realizados serán plasmados como objetos en dos dimensiones, la coordenada Z se usará para determinar el grosor del trazo.

2.3 Características del Usuario La aplicación MOTIONDRAWING está diseñada para un cliente específico con una necesidad concreta, por lo que el único usuario final para este proyecto es dicho cliente que cumple con las siguientes características: Descripción: Es todo aquel que use el producto, ya que no existen diferentes roles dentro de la aplicación. Privilegios: Puede realizar la configuración inicial para el desempeño de la aplicación. Usuario Final Uso: La aplicación será usada principalmente en dos momentos: Sustentación del trabajo de grado y muestra pública del trabajo de grado de la estudiante de la facultad de artes Experiencia Técnica: Conocimiento básico de manejo de aplicaciones de Windows 7. Conocimiento básico del funcionamiento de los sensores de captura de movimiento Ilustración 2 - Caracterización del usuario

2.4 Restricciones Restricciones generales Las interfaces de la aplicación y el código con su documentación están escritas en inglés. Restricciones de software La aplicación usa APIs de licenciamiento libre para desarrollo de aplicaciones sin animo de lucro. La aplicación requiere Windows 7 y plataforma.net 4 La aplicación requiere JVM Restricciones de hardware Se requiere de una máquina que cumpla como mínimo con los siguientes requerimientos: procesador Dual-core a 2,66 GHz. Puertos USB 2.0 dedicados para el sensor. 2 GB de memoria RAM Ilustración 3 - Restricciones 2.5 Modelo del Dominio

ID 01 Nombre Usuario Descripción Representa al usuario final de la aplicación Función Datos Realiza las configuraciones pertinentes según el resultado final que desee. No aplica ID 02 Nombre Configuración Descripción Representa una configuración de cualquiera de los componentes principales de la aplicación Función Datos Guarda la información de la configuración deseada Estructuras de datos con valores como banderas para enviar/pintar puntos, etc. ID 03 Nombre Sensor Descripción Representa al sensor de captura de movimiento Función Datos Recopila la información de un objeto en movimiento para enviarlo al subsistema motiondrawing_sensor No aplica ID 04 Nombre MotionDrawing_sensor Descripción Representa al subsistema que se encarga del procesamiento de la información recogida por el kinect y la envía al subsistema motiondrawing_paint Función Datos Procesa la información del sensor y la envía al siguiente subsistema Estructuras de datos para el procesamiento de la información del kinect ID 05

Nombre MotionDrawing_paint Descripción Representa al subsistema que procesa la información del subsistema motiondrawing_sensor y realiza los dibujos según la configuración establecida Función Datos Procesa la información recibida del anterior subsistema y realiza los dibujos Estructuras de datos pertinentes para el procesamiento y la realización de dibujos. 2.6 Suposiciones y Dependencias 2.6.1. Suposiciones El usuario tiene conocimiento básico de computadores con sistema operativo Windows 7. El tiempo de respuesta no es una prioridad para realizar el diseño de la aplicación. El usuario final cuenta con un sensor de captura de movimiento KINECT. El API de manejo del sensor y la librería gráfica son de libre elección para el desarrollador. Los requerimientos funcionales no podrán ser modificados. Los requerimientos no funcionales podrán discutirse en reuniones para su modificación. 2.6.2. Dependencias La aplicación debe estar en una red con buen tiempo de respuesta para asegurar su correcto funcionamiento. Para la aprobación de un prototipo se debe contar con el visto bueno del cliente y el asesor.

3. Requerimientos Específicos 3.1 Requerimientos de Interfaces Externas 3.1.1 Interfaces con el Usuario La aplicación interactuará de dos formas con el usuario de dos formas: a través de la interfaz gráfica de usuario, cuya interacción se realizará por medio del mouse. En dicha interacción solo se realizarán las configuraciones para el proceso a ejecutar. La segunda forma en la que se interactuará con el sistema será por medio del sensor de captura de movimiento cuyas restricciones de captura son estar en el rango de visión del sensor y ser utilizado en ambientes cerrados ya que la luz solar impide el correcto funcionamiento del mismo. La resolución de pantalla no es una restricción de la aplicación debido a que la librería gráfica se encarga de adaptar los resultados a la pantalla de la máquina en la que se ejecute la aplicación. El protocolo de comunicación entre los subsistemas es el TCP/IP por lo que se requiere de una tarjeta de red (LAN o WLAN) para el completo funcionamiento del aplicativo. 3.1.2 Interfaces con el Hardware Protocolos de comunicación La comunicación entre los dos componentes principales se realizará usando el protocolo TCP/IP, orientado a la conexión para garantizar que no se pierdan paquetes. Puertos usados para la comunicación Aunque la aplicación no es distribuida, se pueden ejecutar varias instancias del progama por lo que se recomienda que se configuren puertos superiores al 1024. Dispositivos de red La aplicación funciona en cualquier LAN o WLAN que use el protocolo TCP/IP, en caso de no tener una infraestructura de red disponible, el uso de un enrutador o un punto de acceso es suficiente para el funcionamiento de la aplicación. Ilustración 4: Interfaces de Hardware

3.1.3 Interfaces con el Software Para el manejo del sensor de captura de movimiento se usa el API de Microsoft de KINECT, cuyos requerimientos de software son: Sistema operativo Windows 7. Framework.NET 4. En cuanto al procesamiento de imágenes, la aplicación está desarrollada sobre la plataforma VITRAL, desarrollada en Java por lo que se debe contar con: Máquina Virtual de Java. Se recomienda la versión 6 actualización 27. Controladores y librerías de la plataforma vitral. 3.1.4 Interfaces de Comunicaciones Para la comunicación entre el sensor y el equipo se necesitan puertos USB 2.0 dedicados para el sensor y para la comunicación entre los componentes se requiere únicamente de una tarjeta de red que permita el uso del protocolo TCP/IP, ya sea de forma cableada o inalámbrica. 3.2 Características del Producto de Software En esta sección se realizará una descripción general de las funcionalidades de la aplicación, y más adelante se especificarán los requerimientos con su respectivo mapeo hacia las funcionalidades y subsistemas. Funcionalidad 1: Configuración Funcionalidad 2: Conexión Funcionalidad 3: Detección de cuerpos Funcionalidad 4: Dibujo de movimiento Ilustración 5: División por Funcionalidades

3.2.1. Funcionalidad 1: Configuración Para lograr diferentes resultados, ambos subsistemas (sensor y painting), requieren que se establezcan parámetros iniciales, como por ejemplo, se debe especificar una tolerancia al movimiento; esto es, indicar la mínima cantidad de desplazamiento para que sea procesada por la aplicación. Además, debe determinarse el puerto por el que el subsistema painting debe escuchar. 3.2.2. Funcionalidad 2: Conexión La aplicación debe realizar la conexión de forma exitosa y mantenerse ya que se requiere de un protocolo orientado a la conexión. 3.2.3. Funcionalidad 3: Detección de cuerpos La aplicación recibirá la información del sensor de captura de movimiento en su subsistema sensor para procesarla y aplicarle un formato de fácil reconocimiento para el siguiente subsistema. Además se especifica que es necesario reconocer por lo menos 7 puntos sobre un jugador. 3.2.4. Funcionalidad 4: Dibujo de movimiento El subsistema painting debe recibir la información del subsistema sensor y dibujarla teniendo en cuenta la configuración establecida previamente. 3.3 Requerimientos de Desempeño Teniendo en cuenta las restricciones y necesidades del cliente se determinaron los requerimientos no funcionales detallados más adelante, donde las principales características a tener en cuenta son: La calidad de la línea como elemento visual, esto es, simular el trazo de un lápiz o un carboncillo. Cambios de grosor de trazo determinado por la distancia existente entre el sensor de captura de movimiento y la persona que realiza en movimiento. Aunque no se requiere respuesta inmediata entre la realización del movimiento y la aparición del dibujo, se requiere que no exista una diferencia mayor a 10 segundos entre una y otra. 3.4 Restricciones De Diseño Teniendo en cuenta las necesidades del cliente y una previa investigación acerca de posibles APIs y librerías a utilizar, los lenguajes a utilizar serán C# (C Sharp) para el

manejo del sensor de captura de movimiento y Java para el procesamiento de imágenes. El paradigma usado será la programación Orientada a Objetos, por experiencia del desarrollador y familiaridad con el mismo. 3.5 Atributos del Sistema de Software (No funcionales) 3.5.1 Confiabilidad La aplicación no guardará ningún tipo de información, tanto de personas como de lo que se llegue a procesar con la aplicación por lo que la confiabilidad no es una prioridad en el desarrollo de la aplicación. 3.5.2 Disponibilidad La aplicación es un Stand Alone de un solo uso, es decir, se hará uso del aplicativo según el usuario final lo necesite, y él contará con los instaladores y deberá cumplir con los requisitos para realizarlo. Teniendo en cuenta lo anterior, la aplicación no debe centrarse en la disponibilidad. 3.5.3 Seguridad MOTIONDRAWING no usará información sensible o privada de los usuarios, por lo que protocolos de seguridad no serán necesarios dentro de la aplicación y por lo tanto no se tendrán en cuenta criterios de seguridad en el desarrollo del proyecto. 3.5.4 Mantenibilidad Como se trata de un prototipo, todo el código de la aplicación debe estar debidamente comentado y se debe generar la documentación sobre cada una las características que se desarrollen, cuando sea posible. 3.5.5 Portabilidad Al usar el API de Microsoft para el manejo del sensor de captura de movimiento, este subsistema no será portable, ya que requiere sistema operativo Windows 7. Para el procesamiento de imágenes, el subsistema painting será portable a plataformas que cuenten con una máquina virtual de java.

4. Anexos

REFERENCIAS [1] Wiegers, Karl., Software Requirements Specification. Process Goodies 2002, Disponible en http://www.processimpact.com/goodies.shtml [2] IronWorks, Plantilla SPMP, Segundo Semestre 2007, Pontificia Universidad Javeriana. [3] Construx Software, Software Requirements Specification CXOne Standard, Construx Software Builder, Inc, Noviembre 2002. [4] IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers), IEEE Recommended Practice for Software Requirements Specificacitions, IEEE-SA Standards Board, Junio 1998. [5] Introduction to TCP/IP [homepage de Internet]. Copyright 1995 PCLT. Disponible en: http://www.yale.edu/pclt/comm/tcpip.htm [6] Página principal de Windows [homepage de Internet]. 2007 Microsoft Corporation. [citado 2007 Mar 25]. Disponible en: http://www.microsoft.com/spain/ windows/default.mspx